Neden uyuduğumuza dair önde gelen iki teori beyne odaklanır : Bir teori, beynin , hücreleri arasındaki bağlantıları yeniden düzenlemek için uykuyu kullandığını, hafızamızı ve öğrenme yeteneğimizi destekleyen elektrik ağları kurduğunu söylüyor ; diğer teori, beynin gün boyunca biriken metabolik atıkları temizlemek için zamana ihtiyacı olduğunu söylüyor. Nörobilimciler, bu işlevlerden hangisinin uykunun ana nedeni olduğu konusunda tartıştılar, ancak yeni çalışma, cevabın bebekler ve yetişkinler için farklı olabileceğini ortaya koyuyor.
Science Advances dergisinde 18 Eylül'de yayınlanan çalışmada araştırmacılar, bebeklerin beyinleri hızla hareket ederken, uyku saatlerinin çoğunu rastgele göz hareketi (REM) uykusu olarak da bilinen "derin uykuda" geçirdiklerini göstermek için matematiksel bir model kullanıyor. hücreler arasında yeni bağlantılar kurun ve daha da büyür. Daha sonra, yeni yürümeye başlayan çocuklar 2 buçuk yaşına gelmeden hemen önce, beyin bakım moduna geçerken, çoğunlukla temizlik ve onarım için uyku süresini kullanarak, REM uykusu miktarı önemli ölçüde azalır.
Kaliforniya Üniversitesi, Los Angeles ve Santa Fe'de ekoloji ve evrimsel biyoloji ve bilgisayarlı tıp profesörü olan kıdemli yazar Van Savage, "Büyüme modundan bakım moduna geçişin bu kadar keskin olması bizim için kesinlikle şok ediciydi". Enstitü, Live Science'a bir e-posta ile söyledi. Araştırmacılar ayrıca diğer memelilerden - yani tavşanlar , sıçanlar ve kobaylardan - veri topladılar ve uykularının da benzer bir dönüşüme uğrayabileceğini buldular; ancak, bu modellerin birçok tür arasında tutarlı olup olmadığını söylemek için henüz çok erken.
Bern Üniversitesi Çocuk ve Ergen Psikiyatrisi ve Psikoterapi Üniversite Hastanesi'nde nörobilimci ve Grup Lideri olan Leila Tarokh, "Gerçekte bu kadar keskin bir geçiş olmayabileceğini düşünüyorum" dedi. çalışmada. Beyin gelişiminin hızı bireyler arasında büyük farklılıklar gösteriyor ve araştırmacıların 2 ile 3 yaşları arasında oldukça "seyrek" veri noktaları olduğunu söyledi. Bireyleri yaşlandıkça zaman içinde inceliyorlarsa, geçişin daha az ani ve daha pürüzsüz olduğunu veya geçiş yaşının bireyler arasında farklılık gösterebileceğini söyledi.
Ortaya çıkan bir hipotez
National Academy of Sciences Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde 2007'de yayınlanan bir önceki çalışmada Savage ve teorik fizikçi Geoffrey West, bir hayvanın beyin boyutunun ve beyin metabolizma hızının hayvanın uyuduğu süreyi doğru bir şekilde tahmin ettiğini buldu - hayvanınkinden daha fazla. genel vücut boyutu. Genelde büyük beyinlere ve düşük beyin metabolizmasına sahip büyük hayvanlar, zıt özelliklere sahip küçük hayvanlardan daha az uyurlar.
Bu kural, farklı türler arasında ve aynı türün üyeleri arasında geçerlidir; örneğin, fareler fillerden daha fazla uyur ve yeni doğan bebekler yetişkin insanlardan daha fazla uyur. Bununla birlikte, beyin büyüdükçe uyku süresinin azaldığını bilen yazarlar, bu değişimin farklı hayvanlarda ne kadar hızlı gerçekleştiğini ve bunun zamanla uyku işleviyle ilgili olup olmadığını merak ettiler.
Araştırmacılar, bu soruları yanıtlamaya başlamak için, insanların ne kadar uyuduğuna dair mevcut verileri bir araya getirerek, yeni doğan bebeklerden ve 15 yaşına kadar olan çocuklardan birkaç yüz veri noktası topladılar. , vücut büyüklüğü ve metabolizma hızı ve farklı yaşlarda REM uykusunda geçirilen sürenin REM dışı uykulara oranı; Araştırmacılar bu veri noktalarını genel olarak 60'tan fazla çalışmadan elde ettiler.
Tarokh, bebekler yetişkinlerden yaklaşık iki kat daha fazla uyuyor ve uyku sürelerinin daha büyük bir kısmını REM'de geçiriyorlar, ancak bunun hangi işleve hizmet ettiğine dair uzun süredir devam eden bir soru var.
Çalışma yazarları, tüm bu değişen veri noktalarını zaman içinde izlemek ve aralarında hangi modellerin ortaya çıktığını görmek için matematiksel bir model oluşturdu. Beynin metabolik hızının bebeklik döneminde, organ hücreler arasında birçok yeni bağlantı kurarken yüksek olduğunu ve bunun da REM uykusunda harcanan daha fazla zamanla ilişkili olduğunu buldular. Yeni ağlar oluştuğunda ve bebekler yeni beceriler kazandıkça, bebeklik dönemindeki uzun REM saatlerinin beyinde hızlı yeniden şekillenmeyi desteklediği sonucuna vardılar. Savage, 2 ve 3 yaşları arasında "bağlantılar neredeyse o kadar hızlı değişmiyor" ve REM'de harcanan sürenin azaldığını söyledi.
Şu anda, beyin korteksindeki - beynin kırışık yüzeyi - hücrelerin metabolik hızı da değişiyor. Bebeklik döneminde metabolik hız, beyin hücreleri arasındaki mevcut bağlantıların sayısı artı ağda yeni bağlantılar oluşturmak için gereken enerji ile orantılıdır. İnşaat hızı yavaşladıkça, göreceli metabolizma hızı da yavaşlar.
Tarokh, "Yaşamın ilk birkaç yılında, beynin tonlarca yeni bağlantı kurduğunu görüyorsunuz… çiçek açıyor ve bu yüzden tüm bu becerilerin geliştiğini görüyoruz," dedi. Gelişim psikologları buna nöroplastisitenin "kritik dönemi" - beynin hücreleri arasında yeni bağlantılar kurma becerisi - diyorlar. Tarokh, bu kritik dönemden sonra "plastisite ortadan kalkmıyor", ancak yeni matematiksel modelin önerdiği gibi, yeni bağlantıların inşası önemli ölçüde yavaşlıyor, dedi. Aynı zamanda, non-REM uykusunun REM uykusuna oranı artar ve non-REM'in beyin bakımı için nöroplastisiteden daha önemli olduğu fikrini destekler.
Savage, ileriye bakıldığında, yeniden düzenlemeden onarıma benzer bir geçişin gelişimin erken aşamalarında gerçekleşip gerçekleşmediğini görmek için matematiksel uyku modellerini diğer hayvanlara uygulamayı planlıyorlar.
Austin'deki Texas Üniversitesi Bilgi, Risk ve Operasyon Yönetimi Bölümü'nde yardımcı doçent olan baş yazar Junyu Cao, Live Science'a verdiği demeçte, "İnsanların doğumdan sonra ortaya çıkan beyin gelişimi miktarında alışılmadık olduğu biliniyor" dedi. bir e-posta. (Cao, verilerin derlenmesinde ve rapor için hesaplamalar yapılmasında önemli bir rol oynadı.) "Bu nedenle, burada insanlar için açıklanan faz geçişinin diğer türlerde daha önce, hatta muhtemelen doğumdan önce gerçekleşebileceği düşünülebilir."
İnsan uykusu açısından Tarokh, salınımlar olarak bilinen farklı elektriksel aktivite modellerinin, REM olmayan uykulara kıyasla REM'de meydana geldiğini belirtti; Gelecekteki çalışmalar, REM'de harcanan zamanın değiştiği göz önüne alındığında, yaşlandıkça beyni belirli salınımların şekillendirip şekillendirmediğini ve nasıl şekillendirdiğini ortaya çıkarabilir. Teorik olarak, bu kalıplardaki kesintilerin bebeklik ve erken çocukluk döneminde ortaya çıkan gelişimsel bozukluklara katkıda bulunabileceğini ekledi - ama yine, bu sadece bir hipotez.